本發(fā)明屬于汽車安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車安全座椅及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著高速公路的普及和汽車車速的提高，汽車駕駛過程中因正面碰撞造成的惡性交通事故越來越嚴(yán)重，在汽車發(fā)生劇烈正面撞擊時，基于慣性作用，駕駛者往往會因為強(qiáng)烈的慣性力作用而向前傾，發(fā)動機(jī)及轉(zhuǎn)向傳動管柱因撞擊而向后移動，人體的胸部會和方向盤發(fā)生激勵碰撞而造成人員傷亡。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了避免汽車碰撞造成的上述傷害，通常在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中應(yīng)用可潰縮的防傷轉(zhuǎn)向傳動管柱，然而，根據(jù)交通事故統(tǒng)計資料和對汽車碰撞試驗結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，汽車正面碰撞時，方向盤仍然是使駕駛員受傷的主要元件。其原因主要在于以下兩個方面：一是因為發(fā)動機(jī)及轉(zhuǎn)向傳動管柱因撞擊而向后移動造成方向盤后移導(dǎo)致頂傷人的胸部；二是因為汽車在發(fā)生碰撞時，慣性太大，造成駕駛員以較大的沖擊力撞向位于前方的方向盤。

由上可知，汽車在發(fā)生碰撞時，依賴現(xiàn)有的保護(hù)措施無法有效地減輕對駕駛員的人身傷害，導(dǎo)致在車禍中駕駛員致傷和致死率高居不下，汽車的安全駕駛性能有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種汽車安全座椅。具體包括：座椅、后仰電機(jī)、座椅支架、平移電機(jī)、齒輪、齒條、后限位塊、前限位塊、車身加速傳感器、帶定位孔的導(dǎo)軌、定位套筒、解鎖手柄、磁鐵、電磁線圈、拉索、壓緊彈簧和微處理器；

其中，座椅底部連接后仰電機(jī)，后仰電機(jī)下端連接座椅支架，座椅支架固定于車身之上，座椅支架遠(yuǎn)離方向盤的一端連接平移電機(jī)，平移電機(jī)外周成圓形并圍繞圓周間隔設(shè)有向外凸起的齒輪，齒輪壓合在齒條上，齒條遠(yuǎn)離方向盤一端設(shè)有后限位塊，靠近方向盤一端設(shè)有前限位塊，座椅支架另一端壓緊在帶若干定位孔的導(dǎo)軌上，定位套筒上端接壓緊彈簧和拉索，定位套筒下端插入導(dǎo)軌的一定位孔中以實現(xiàn)座椅支架的定位，拉索的一端連接定位套筒的上端，拉索的另一端通過一滑輪連接解鎖手柄，解鎖手柄上安置有磁鐵，磁鐵正上方設(shè)有電磁線圈，微處理器與車身加速傳感器、電磁線圈、平移電機(jī)、后仰電機(jī)分別連接。

本發(fā)明還提供了一種用于上述汽車安全座椅的控制方法，該控制方法包括：

A、汽車安全駕駛時，駕駛員上拉解鎖手柄并帶動拉索產(chǎn)生向上的作用力，定位套筒受該作用力而向上拉起脫離導(dǎo)軌上的當(dāng)前定位孔，駕駛員用身體推動座椅向前或向后，當(dāng)將座椅調(diào)整至理想位置時，駕駛員松開解鎖手柄，拉索上的拉力消失，在壓緊彈簧的反彈力作用下，定位套筒插入位于導(dǎo)軌當(dāng)前位置的另一定位孔，座椅支架和座椅都得以固定；

B、汽車發(fā)生碰撞時，控制方法包括以下子步驟：

步驟(1)：車身加速度傳感器感應(yīng)當(dāng)前汽車的行駛加速度a，a1為一預(yù)設(shè)的加速度閾值，若a≤a1，微處理器給電磁線圈通電，所述a、a1用負(fù)值表示；

步驟(2)：通電后的電磁線圈產(chǎn)生磁性吸引磁鐵產(chǎn)生向上的磁力，該磁力帶動解鎖手柄向上移動，此時與解鎖手柄相連的拉索通過滑輪帶動定位套筒產(chǎn)生向上的作用力，在該作用力作用下，定位套筒從導(dǎo)軌的當(dāng)前定位孔中抽離；

步驟(3)：微處理器控制平移電機(jī)工作并帶動其外周轉(zhuǎn)動，平移電機(jī)外周的齒輪在齒條上向遠(yuǎn)離方向盤一端轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動座椅支架及座椅遠(yuǎn)離方向盤并后移L距離，其中L最大為調(diào)整前平移電機(jī)與后限位塊之間的距離；

步驟(4)：微處理器控制后仰電機(jī)工作使座椅發(fā)生后仰，后仰角度為θ，結(jié)束控制過程。

進(jìn)一步地，上述控制過程中，a1取值范圍為-1.4g～-1.0g，暫取-1.2g；L取值范圍為0.1m～0.6m，暫取0.3m；θ取值范圍為10°～40°，暫取25°。

本發(fā)明的技術(shù)方案通過在汽車碰撞時自動控制座椅的向后移動和后仰，一方面可以增大駕駛員與方向盤的距離，使駕駛員免于承受方向盤后移時的被動撞擊；另一方面，座椅后仰能夠有效減少一部分向前慣性力，降低駕駛員主動撞擊方向盤及前方異物的風(fēng)險。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的汽車安全座椅結(jié)構(gòu)圖

圖2是座椅后仰過程中向前慣性力分解的示意圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對實施例作詳細(xì)說明。

如圖1所示的汽車安全座椅，該汽車安全座椅包括座椅1、后仰電機(jī)2、座椅支架3、平移電機(jī)4、齒輪5、齒條6、后限位塊7、前限位塊8、車身加速傳感器10、帶定位孔的導(dǎo)軌11、定位套筒12、解鎖手柄13、磁鐵14、電磁線圈15、拉索16、壓緊彈簧17和微處理器(MCU)18。

其中，座椅1底部連接后仰電機(jī)2，后仰電機(jī)2下端連接座椅支架3，座椅支架3固定于車身9之上，座椅支架3遠(yuǎn)離方向盤的一端連接平移電機(jī)4，平移電機(jī)4外周成圓形并圍繞圓周間隔設(shè)有向外凸起的齒輪5，齒輪5壓合在齒條6上，齒條6遠(yuǎn)離方向盤一端設(shè)有后限位塊7，靠近方向盤一端設(shè)有前限位塊8，座椅支架3另一端壓緊在帶若干定位孔的導(dǎo)軌11上，定位套筒12上端接壓緊彈簧17和拉索16，定位套筒12下端插入導(dǎo)軌11的一定位孔中以實現(xiàn)座椅支架3的定位，拉索16的一端連接定位套筒12的上端，拉索16的另一端通過一滑輪連接解鎖手柄13，解鎖手柄13上安置有磁鐵14，磁鐵14正上方設(shè)有電磁線圈15，微處理器(MCU)18與車身加速傳感器10、電磁線圈15、平移電機(jī)4、后仰電機(jī)2分別連接。進(jìn)一步地，定位套筒12可以采用空心結(jié)構(gòu)或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)。

圖1所示汽車安全座椅的控制方法如下：微處理器(MCU)18基于車身加速傳感器10感測的加速度信號控制對電磁線圈15的通電和斷電，當(dāng)電磁線圈15被通電時，電磁線圈15產(chǎn)生磁力吸引磁鐵14并帶動解鎖手柄13向上移動，此時與解鎖手柄13連接的拉索16通過滑輪帶動定位套筒12產(chǎn)生向上的作用力，進(jìn)而定位套筒12從導(dǎo)軌11的定位孔中抽離，此時微處理器(MCU)18控制平移電機(jī)4工作并帶動其外周轉(zhuǎn)動，平移電機(jī)4外周的齒輪5在齒條6上向遠(yuǎn)離方向盤一端轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動座椅支架3及座椅1遠(yuǎn)離方向盤。緊接著，微處理器(MCU)18控制后仰電機(jī)2作用使座椅1發(fā)生后仰，此時坐在駕駛位上的駕駛員隨之后仰而使胸部遠(yuǎn)離方向盤，并且該后仰有效地削弱了向前的慣性力，避免了由于距離方向盤太近和向前慣性力太大造成的人身損傷。

具體地，圖1所示安全座椅的具體控制過程包括下述A、B兩種情況：

A、汽車安全駕駛時，駕駛員上拉解鎖手柄13并帶動拉索16產(chǎn)生向上的作用力，定位套筒12受該作用力而向上拉起脫離導(dǎo)軌11上的當(dāng)前一定位孔，駕駛員用身體推動座椅向前或向后，當(dāng)將座椅調(diào)整至理想位置時，駕駛員松開解鎖手柄13，拉索16上的拉力消失，在壓緊彈簧17的反彈力作用下定位套筒12插入位于導(dǎo)軌11當(dāng)前位置的另一定位孔，座椅支架3和座椅1都得以固定；

B、汽車發(fā)生碰撞時的控制方法包括以下子步驟：

步驟(1)：車身加速度傳感器10感應(yīng)當(dāng)前汽車的行駛加速度a，a1為一預(yù)設(shè)的加速度閾值，若a≤a1，微處理器(MCU)18給電磁線圈15通電，所述a、a1用負(fù)值表示；

步驟(2)：通電后的電磁線圈15產(chǎn)生磁性吸引磁鐵14產(chǎn)生向上的磁力，該磁力帶動解鎖手柄13向上移動，此時與解鎖手柄13相連的拉索16通過滑輪帶動定位套筒12產(chǎn)生向上的作用力，在該作用力作用下，定位套筒12從導(dǎo)軌11的當(dāng)前定位孔中抽離；

步驟(3)：微處理器(MCU)18控制平移電機(jī)4工作并帶動其外周轉(zhuǎn)動，平移電機(jī)4外周的齒輪5在齒條6上向遠(yuǎn)離方向盤一端轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動座椅支架3及座椅1遠(yuǎn)離方向盤并后移L距離，其中L最大為調(diào)整前平移電機(jī)4與后限位塊7之間的距離；

步驟(4)：微處理器(MCU)18控制后仰電機(jī)2工作使座椅1發(fā)生后仰，后仰角度為θ，此時駕駛員已遠(yuǎn)離方向盤且向前慣性力減小，完成工作。

圖2所示是座椅后仰過程中向前慣性力減小的示意圖，如圖2中，F(xiàn)代表汽車撞擊時產(chǎn)生的向前的慣性力，座椅1在后仰電機(jī)2控制下發(fā)生后仰后，向前的慣性力F可分解為右上方F1和右下方F2兩個分力，F(xiàn)2這一右下方的分力基于座椅面對駕駛員向左上方的支撐力F`2得以完全抵消，其減少了駕駛員的向前慣性力，保護(hù)駕駛員免受較大慣性力帶來的撞擊傷害。

具體地，在上述實施例中，a1取值范圍為-1.4g～-1.0g，暫取-1.2g；L取值范圍為0.1m～0.6m，暫取0.3m；θ取值范圍為10°～40°，暫取25°。

本發(fā)明的技術(shù)方案通過在汽車碰撞時自動控制座椅的向后移動和后仰，一方面可以增大駕駛員與方向盤的距離，使駕駛員免于承受方向盤后移時的被動撞擊；另一方面，座椅后仰能夠有效減少一部分向前慣性力，降低駕駛員主動撞擊方向盤及前方異物的風(fēng)險。

上述實施例僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。